JPH0650275B2 - 反射波吸収型造波機制御装置 - Google Patents
反射波吸収型造波機制御装置Info
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- JPH0650275B2 JPH0650275B2 JP32069890A JP32069890A JPH0650275B2 JP H0650275 B2 JPH0650275 B2 JP H0650275B2 JP 32069890 A JP32069890 A JP 32069890A JP 32069890 A JP32069890 A JP 32069890A JP H0650275 B2 JPH0650275 B2 JP H0650275B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、波浪に対する構造物の特性等の検討に用い
られる水理実験用の造波機の制御装置に関するものであ
り、特に周期的に駆動される造波機を、その造波板前面
における再反射波の発生無しに所定の造波運動を行なう
ように制御するための反射波吸収型造波機制御装置に関
するものである。
られる水理実験用の造波機の制御装置に関するものであ
り、特に周期的に駆動される造波機を、その造波板前面
における再反射波の発生無しに所定の造波運動を行なう
ように制御するための反射波吸収型造波機制御装置に関
するものである。
［従来の技術］ 波浪に対する構造物の特性等の検討には、高反射性の堤
体を用いた水理実験が行なわれるが、この際、造波機の
造波板からの再反射波の影響が問題となるので、従来よ
り再反射波成分を吸収しつつ所定の造波を行なう造波機
制御システムが検討されている。
体を用いた水理実験が行なわれるが、この際、造波機の
造波板からの再反射波の影響が問題となるので、従来よ
り再反射波成分を吸収しつつ所定の造波を行なう造波機
制御システムが検討されている。
位置制御方式の造波機を用いて反射波の吸収制御を行な
うものとしては、例えば、小山裕文，岩倉重行，松本
勝，遠藤泰司による「反射波吸収式造波システムの開発
と基本特性」（第35回海岸工学講演会論文集，pp.25-2
9,1988）に述べられたものがある。このシステムは、通
常の位置制御方式の造波装置にパーソナルコンピュータ
による水位計測フィードバックシステムを付加して、様
々な周期の反射波に対して常に最適な吸収特性をもたせ
ることを実現したものであり、基本的にはビーゼル等に
よる造波理論（Bisel,F.and F.Suquet:Les apparails
gｎrateus de houle enlaboratoire,La Houille B
lanche,Vol.6,Nos.2,4 et 5,1951）およびミルグラムに
よる吸収理論（Milgram,J.H.:Active water-wave absor
bers,Journal of Fluid Mech.,Vol.43,Part 4,pp.845-8
59,1970）の重ね合わせにより造波板前面の計測水位情
報によって造波板位置を制御しようすとるギルバートに
よる手法（Gilbert,G:Absorbing Wave Generators,Hydr
aulic Reserch Station Note 20,pp.3-4,1978）と同様
であるが、それを具体的に実際の制御に適用するため
に、さらに所定の造波と反射波吸収とを同時に行なうた
めの造波板の制御位置を定式化したものである。
うものとしては、例えば、小山裕文，岩倉重行，松本
勝，遠藤泰司による「反射波吸収式造波システムの開発
と基本特性」（第35回海岸工学講演会論文集，pp.25-2
9,1988）に述べられたものがある。このシステムは、通
常の位置制御方式の造波装置にパーソナルコンピュータ
による水位計測フィードバックシステムを付加して、様
々な周期の反射波に対して常に最適な吸収特性をもたせ
ることを実現したものであり、基本的にはビーゼル等に
よる造波理論（Bisel,F.and F.Suquet:Les apparails
gｎrateus de houle enlaboratoire,La Houille B
lanche,Vol.6,Nos.2,4 et 5,1951）およびミルグラムに
よる吸収理論（Milgram,J.H.:Active water-wave absor
bers,Journal of Fluid Mech.,Vol.43,Part 4,pp.845-8
59,1970）の重ね合わせにより造波板前面の計測水位情
報によって造波板位置を制御しようすとるギルバートに
よる手法（Gilbert,G:Absorbing Wave Generators,Hydr
aulic Reserch Station Note 20,pp.3-4,1978）と同様
であるが、それを具体的に実際の制御に適用するため
に、さらに所定の造波と反射波吸収とを同時に行なうた
めの造波板の制御位置を定式化したものである。
即ち造波理論では、造波（目標）水位ηＩ、速度ポテン
シャルΦＩ、造波板変位ｅＩはそれぞれ以下の通りとな
る。
シャルΦＩ、造波板変位ｅＩはそれぞれ以下の通りとな
る。
ただし、ηＩは造波（目標）水位、ａＩは水位振幅、σ
は角周波数（＝２π／Ｔ，Ｔは周期）、ｔは時刻、ｋ，
ｋｎは波数、ｘは進行方向座標、ΦＩは造波速度ポテン
シャル、ｇは重量加速度、ｈは水深、ｚは水面からの位
置、Ａは造波特性関数、ｃｎは慣性項係数、ｅＩは造波
のための造波板変位である。
は角周波数（＝２π／Ｔ，Ｔは周期）、ｔは時刻、ｋ，
ｋｎは波数、ｘは進行方向座標、ΦＩは造波速度ポテン
シャル、ｇは重量加速度、ｈは水深、ｚは水面からの位
置、Ａは造波特性関数、ｃｎは慣性項係数、ｅＩは造波
のための造波板変位である。
ここで、例えばピストン型造波機では前記特性関数Ａと
慣性項係数ｃｎとは次式の関係となる。
慣性項係数ｃｎとは次式の関係となる。
ただし、kn＝−σ２／ｇ・tanknhである。
一方、吸収理論では、 ただし、ηＲは吸収対象水位（反射波水位）、εは位相
差、ΦＲは吸収速度ポテンシャル、いＲは反射波吸収の
ための造波板変位である。
差、ΦＲは吸収速度ポテンシャル、いＲは反射波吸収の
ための造波板変位である。
反射波成分を吸収しつつ所定の造波を行なうための造波
板の変位ｅは、前記造波のための変位制御式(3)と前記
吸収のための変位制御式(6)とを重ね合わせ、式中の正
弦波水位を一般的な水位ηに拡張することにより次式の
ように求められる。
板の変位ｅは、前記造波のための変位制御式(3)と前記
吸収のための変位制御式(6)とを重ね合わせ、式中の正
弦波水位を一般的な水位ηに拡張することにより次式の
ように求められる。
ｅ＝ｅＩ＋ｅＲ ＝1/A・｛aIsinσｔ−aRsin（σｔ＋ε）｝ ＝1/A・σ・｛-aIcosσt/dt+aRcos（σｔ＋ε）／d
t｝ ＝1/A・σ・（ηＲ−ηＩ）／dt …(9) この(9)式によれば、目標水位ηＩに対して現在造波板
前面に作用している反射波成分水位ηＲがわかれば、時
々刻々の制御すべき造波板の位置が計算できることにな
る。この反射波成分に対する造波板の運動は、造波のた
めの運動とは逆の動きをするように制御してやればよ
い。
t｝ ＝1/A・σ・（ηＲ−ηＩ）／dt …(9) この(9)式によれば、目標水位ηＩに対して現在造波板
前面に作用している反射波成分水位ηＲがわかれば、時
々刻々の制御すべき造波板の位置が計算できることにな
る。この反射波成分に対する造波板の運動は、造波のた
めの運動とは逆の動きをするように制御してやればよ
い。
反射波成分ηＲは、造波板前面の波高計の計測水位ηｍ
から造波歯前面の水域に特有の慣性項水位成分ηｃを除
去し、更に造波目標水位ηＩとの差をとって次式のよう
に求められ、このような反射波成分検出法は既に水理実
験によってその妥当性が確認されている。
から造波歯前面の水域に特有の慣性項水位成分ηｃを除
去し、更に造波目標水位ηＩとの差をとって次式のよう
に求められ、このような反射波成分検出法は既に水理実
験によってその妥当性が確認されている。
ηＲ＝ηｍ−ηｃ−ηＩ …(10) ただし、 このシステムでは、通常の位置制御式造波装置の造波信
号発生装置とピストン型造波機との間にＡ／ＤおよびＤ
／Ａ変換機能をもつパーソナルコンピュータを配置し、
サンプリングインターバルdt毎に波高計から造波板前面
水位を取り込んで(9)(10)(11)式による演算により次の
インターバルで制御すべき造波板変位ｅを計算し、これ
によって造波板位置指令信号を得て駆動制御を行なう。
もちろんこの場合、波高計特有のゼロ点ドリフトや造波
板前面の水しぶきのハネ等による突発的水位データの発
生に対して造波機が暴走しないように種々の安全ループ
が組み込まれることは述べるまでもない。
号発生装置とピストン型造波機との間にＡ／ＤおよびＤ
／Ａ変換機能をもつパーソナルコンピュータを配置し、
サンプリングインターバルdt毎に波高計から造波板前面
水位を取り込んで(9)(10)(11)式による演算により次の
インターバルで制御すべき造波板変位ｅを計算し、これ
によって造波板位置指令信号を得て駆動制御を行なう。
もちろんこの場合、波高計特有のゼロ点ドリフトや造波
板前面の水しぶきのハネ等による突発的水位データの発
生に対して造波機が暴走しないように種々の安全ループ
が組み込まれることは述べるまでもない。
［発明が解決しようとする課題］ 前述のシステムは、造波板前面の水位計測値によって反
射波を算出しているため造波機の摩擦力等の評価誤差に
よる影響は考慮する必要がなく、またパーソナルコンピ
ュータによりフィードバック制御を行なうため、水理実
験時の水深や対象周期に応じた最適な吸収ゲインが簡単
に設定でき、さらには一般的な位置制御造波方式を採用
しているため使用中の造波機をそのまま利用できる等の
実用面での種々の利点を有している。
射波を算出しているため造波機の摩擦力等の評価誤差に
よる影響は考慮する必要がなく、またパーソナルコンピ
ュータによりフィードバック制御を行なうため、水理実
験時の水深や対象周期に応じた最適な吸収ゲインが簡単
に設定でき、さらには一般的な位置制御造波方式を採用
しているため使用中の造波機をそのまま利用できる等の
実用面での種々の利点を有している。
しかしながら、前述のシステムで位置制御方式の造波機
の反射波吸収制御を行なう場合、特に対象となる造波機
が比較的旧式のものでは、造波機駆動糸に応答遅れが存
在するため、満足な反射波吸収特性が得られなかった
り、予期せぬ微小二次波が発生して実験精度に悪影響を
及ぼす恐れがあった。
の反射波吸収制御を行なう場合、特に対象となる造波機
が比較的旧式のものでは、造波機駆動糸に応答遅れが存
在するため、満足な反射波吸収特性が得られなかった
り、予期せぬ微小二次波が発生して実験精度に悪影響を
及ぼす恐れがあった。
従って、この発明の課題は、造波装置駆動系の応答遅れ
に起因する吸収特性の精度の低下を回避して常に最良の
反射波吸収制御を行なうことができる反射波吸収型造波
機制御装置を提供することであり、またこれを従来の吸
収制御装置に付加機能として簡単に組み込むことのでき
る装置構成で実現することである。
に起因する吸収特性の精度の低下を回避して常に最良の
反射波吸収制御を行なうことができる反射波吸収型造波
機制御装置を提供することであり、またこれを従来の吸
収制御装置に付加機能として簡単に組み込むことのでき
る装置構成で実現することである。
［課題を達成するための手段］ この発明の反射波吸収型造波機制御装置は、周期的に駆
動される造波機の造波板前面における水位フィードバッ
ク情報に基づいて、造波板により反射波成分を打ち消し
且つ所定の造波を行なうための目標水位に対する造波板
位置指令信号を前記造波機の駆動制御系に与えるものに
おいて、 予め定められたサンプリング周期で造波板前面における
計測水位と目標水位とに基づいて前記水位フィードバッ
ク情報中の反射波成分を時々刻々演算する手段と、 サンプリングのたびに過去の反射波成分と現サンプリン
グ時点の反射波成分とから反射波水面勾配を演算する手
段と、 サンプリング時点毎に現在の反射波成分と反射波水面勾
配との合成演算を行なってフィードバック系内の応答遅
れ時間に相当する将来の予測反射波水位を求める手段
と、 前記サンプリングが周期に応じた制御周期で前記予測反
射波水位を吸収した目標水位を与えるための造波板位置
指令信号を演算・出力する手段、 とを備えることによって前述の課題を達成したものであ
る。
動される造波機の造波板前面における水位フィードバッ
ク情報に基づいて、造波板により反射波成分を打ち消し
且つ所定の造波を行なうための目標水位に対する造波板
位置指令信号を前記造波機の駆動制御系に与えるものに
おいて、 予め定められたサンプリング周期で造波板前面における
計測水位と目標水位とに基づいて前記水位フィードバッ
ク情報中の反射波成分を時々刻々演算する手段と、 サンプリングのたびに過去の反射波成分と現サンプリン
グ時点の反射波成分とから反射波水面勾配を演算する手
段と、 サンプリング時点毎に現在の反射波成分と反射波水面勾
配との合成演算を行なってフィードバック系内の応答遅
れ時間に相当する将来の予測反射波水位を求める手段
と、 前記サンプリングが周期に応じた制御周期で前記予測反
射波水位を吸収した目標水位を与えるための造波板位置
指令信号を演算・出力する手段、 とを備えることによって前述の課題を達成したものであ
る。
［作用］ 位置制御方式の造波機を用いて堤体からの反射波を吸収
するための制御を行なう場合、吸収特性の精度の面で最
も問題になるのは、この種のフィードバック制御系の要
となる造波板駆動系の応答性である。フィードバック制
御の場合、制御指令に対して実際に造波板が動作するま
での応答時間は短い程良いのは述べるまでもない。前述
のようにパーソナルコンピュータを利用して既存の位置
制御方式の造波機の反射波吸収造波制御を行なう場合、
この応答時間ＴＳは以下のようになる。
するための制御を行なう場合、吸収特性の精度の面で最
も問題になるのは、この種のフィードバック制御系の要
となる造波板駆動系の応答性である。フィードバック制
御の場合、制御指令に対して実際に造波板が動作するま
での応答時間は短い程良いのは述べるまでもない。前述
のようにパーソナルコンピュータを利用して既存の位置
制御方式の造波機の反射波吸収造波制御を行なう場合、
この応答時間ＴＳは以下のようになる。
ＴＳ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３ ここで、Ｔ１はパーソナルコンピュータ内でのフィード
バック信号計算インターバル時間（サンプリング周
期）、Ｔ２はパーソナルコンピュータからの位置指令信
号をアナログ信号として駆動制御系に伝えるローパスフ
ィルタによる位相遅れ時間、Ｔ３は造波機の位置制御フ
ィードバックによる遅れ時間である。反射波吸収制御系
をパーソナルコンピュータによらずに通常の電気回路で
組む場合は前記Ｔ１，Ｔ２は発生しないが、この発明で
は従来の制御装置をソフトウエアのバージョンアップで
そっくり利用できるようにするために反射波吸収制御系
をパーソナルコンピュータを利用して組むことを前提と
しているので、応答時間ＴＳとしてＴ３のみならずＴ１
およびＴ２をも考慮しなければならない。
バック信号計算インターバル時間（サンプリング周
期）、Ｔ２はパーソナルコンピュータからの位置指令信
号をアナログ信号として駆動制御系に伝えるローパスフ
ィルタによる位相遅れ時間、Ｔ３は造波機の位置制御フ
ィードバックによる遅れ時間である。反射波吸収制御系
をパーソナルコンピュータによらずに通常の電気回路で
組む場合は前記Ｔ１，Ｔ２は発生しないが、この発明で
は従来の制御装置をソフトウエアのバージョンアップで
そっくり利用できるようにするために反射波吸収制御系
をパーソナルコンピュータを利用して組むことを前提と
しているので、応答時間ＴＳとしてＴ３のみならずＴ１
およびＴ２をも考慮しなければならない。
そこでこの発明の反射波吸収型造波機制御装置では、前
述従来システムにおける制御プログラムでの(10)式によ
る反射波成分ηＲのフィードバック信号の演算に代え
て、計測水位から反射波成分を時系列的に逐次演算しつ
つ、過去、例えば直前のサンプリング時点の反射波成分
水位と現サンプリング時点の反射波成分水位とから例え
ば微分処理によって反射波水面勾配を逐次求め、これら
演算結果に基づく合成演算からフィードバック系内の応
答遅れ時間ＴＳに相当する近い将来の反射波の水位を逐
次予測演算し、この予測反射波水位を吸収した目標水位
を与えるための造波板位置指令信号をサンプリング周期
に応じた制御周期で造波板駆動制御系に出力する。
述従来システムにおける制御プログラムでの(10)式によ
る反射波成分ηＲのフィードバック信号の演算に代え
て、計測水位から反射波成分を時系列的に逐次演算しつ
つ、過去、例えば直前のサンプリング時点の反射波成分
水位と現サンプリング時点の反射波成分水位とから例え
ば微分処理によって反射波水面勾配を逐次求め、これら
演算結果に基づく合成演算からフィードバック系内の応
答遅れ時間ＴＳに相当する近い将来の反射波の水位を逐
次予測演算し、この予測反射波水位を吸収した目標水位
を与えるための造波板位置指令信号をサンプリング周期
に応じた制御周期で造波板駆動制御系に出力する。
このような予測反射波成分水位に対する吸収制御信号を
造波板駆動系に与えることにより、造波機のフィードバ
ック駆動制御系の全ての応答遅れ時間ＴＳに見合った将
来の吸収制御信号を早目に供給することができ、実際の
造波板の運動に対して最適時点に最適な位置指令を与え
ることができるようになる。
造波板駆動系に与えることにより、造波機のフィードバ
ック駆動制御系の全ての応答遅れ時間ＴＳに見合った将
来の吸収制御信号を早目に供給することができ、実際の
造波板の運動に対して最適時点に最適な位置指令を与え
ることができるようになる。
この発明の実施例を図面と共に説明すれば以下の通りで
ある。
ある。
第１図はこの発明の一実施例に係る反射波吸収型造波機
制御装置をピストン型造波機に組み合わせて構成した造
波装置の主要構成を示す説明図である。
制御装置をピストン型造波機に組み合わせて構成した造
波装置の主要構成を示す説明図である。
造波機１は、造波水路２の一端に上下往復動可能に配置
された楔形の造波板３を有し、造波板３を駆動装置４に
より往復動させることにより、その周期に応じた波を造
波水路２中に発生させる。駆動装置４は例えば電気−油
圧制御弁と油圧シリンダ装置による位置制御方式で造波
板３の往復運動を制御し、そのための制御信号は制御盤
５からを与えられる。制御盤５へはＡ／ＤおよびＤ／Ａ
変換器を含むインターフェースボード６とハイカットフ
ィルタを含む端子台７とを介してパーソナルコンピュー
タ８から造波板位置指令信号が与えられ、またこのパー
ソナルコンピュータ８には、造波板３の前面に設けられ
た水位検出センサ９からの水位計測信号が前記インター
フェースボード６を介して取り込まれるようになってい
る。
された楔形の造波板３を有し、造波板３を駆動装置４に
より往復動させることにより、その周期に応じた波を造
波水路２中に発生させる。駆動装置４は例えば電気−油
圧制御弁と油圧シリンダ装置による位置制御方式で造波
板３の往復運動を制御し、そのための制御信号は制御盤
５からを与えられる。制御盤５へはＡ／ＤおよびＤ／Ａ
変換器を含むインターフェースボード６とハイカットフ
ィルタを含む端子台７とを介してパーソナルコンピュー
タ８から造波板位置指令信号が与えられ、またこのパー
ソナルコンピュータ８には、造波板３の前面に設けられ
た水位検出センサ９からの水位計測信号が前記インター
フェースボード６を介して取り込まれるようになってい
る。
パーソナルコンピュータ８は、そのキーボードから与え
られる設定値（係数）とセンサ９からの計測水位データ
とによって必要な全ての演算を行うが、演算のためのプ
ログラムはフロッピーディスクベースのソウトウエア１
０によって与えられる。
られる設定値（係数）とセンサ９からの計測水位データ
とによって必要な全ての演算を行うが、演算のためのプ
ログラムはフロッピーディスクベースのソウトウエア１
０によって与えられる。
第２ａおよび２ｂ図は前記ソウトウエア１０によって所
定の設定サンプリング周期毎にパーソナルコンピュータ
８で実行される演算ステップの流れ図であり、第２ａ図
は主要フロー、第２ｂ図は主要フロー中の特にこの発明
の要部に関する演算フローを示している。
定の設定サンプリング周期毎にパーソナルコンピュータ
８で実行される演算ステップの流れ図であり、第２ａ図
は主要フロー、第２ｂ図は主要フロー中の特にこの発明
の要部に関する演算フローを示している。
第２ａ図の主要フローにおいて、プログラムを起動して
キーボードから造波水深ｈと波生成周期Ｔを係数として
入力するとステップ１０１にて前記式(4)(5)に従って造
波特性関数Ａと慣性項係数ｃｎとが演算される。
キーボードから造波水深ｈと波生成周期Ｔを係数として
入力するとステップ１０１にて前記式(4)(5)に従って造
波特性関数Ａと慣性項係数ｃｎとが演算される。
次いでステップ１０２ではこれら演算結果とキーボード
から与えられた目標水位ηＩおよびセンサ９からの造波
板前面水位ηｍとから反射波成分の水位ηＲが演算され
るが、前述従来のシステムではこのηＲの演算を式(10)
に基づいて行っていたのを、この発明で第２ｂ図に示す
ような拡張演算ステップに従って造波機駆動制御系の応
答遅れ時間ＴＳに対応して時間だけ将来の時点の反射波
成分水位を予測演算する。
から与えられた目標水位ηＩおよびセンサ９からの造波
板前面水位ηｍとから反射波成分の水位ηＲが演算され
るが、前述従来のシステムではこのηＲの演算を式(10)
に基づいて行っていたのを、この発明で第２ｂ図に示す
ような拡張演算ステップに従って造波機駆動制御系の応
答遅れ時間ＴＳに対応して時間だけ将来の時点の反射波
成分水位を予測演算する。
第２ｂ図はステップ１０２の詳細フローを示しており、
そのステップ２０１では、現サンプリング時点における
反射波成分水位ηＲを前述の(10)式で求める。
そのステップ２０１では、現サンプリング時点における
反射波成分水位ηＲを前述の(10)式で求める。
ステップ２０２では、前サンプリング時点で求められた
反射波成分水位ηR-1と現サンプリング時点で求めた反
射波成分水位ηＲとからその時点での反射波水面勾配ｄ
ηＲ／ｄｔを求めるが、これは両者の差の微分処理であ
り、次式のように表される。
反射波成分水位ηR-1と現サンプリング時点で求めた反
射波成分水位ηＲとからその時点での反射波水面勾配ｄ
ηＲ／ｄｔを求めるが、これは両者の差の微分処理であ
り、次式のように表される。
ｄηＲ／dt＝（ηＲ−ηR-1）／dt …(12) ここで式(10)と(12)をそれぞれ定数Ｐ，Ｑの重み付けを
行って合成すると以下のようにある将来の時点の仮想水
位ηＰが得られる。
行って合成すると以下のようにある将来の時点の仮想水
位ηＰが得られる。
ηＰ＝Ｐ・ηＲ＋Ｑ・ｄηＲ／dt …(13) 式(13)で｛Ｐ２＋（Ｑσ）２｝1/2＝１（但しσは角周
波数＝２π／Ｔである）となるような係数Ｐ，Ｑを選択
すれば、式(10)による反射波成分水位ηＲよりも丁度ar
ctan（Ｑσ／Ｐ）だけ位相の進んだ将来の予測反射波成
分水位が計算されることがηＲ＝Hsinσｔとした線形理
論から明らかである。
波数＝２π／Ｔである）となるような係数Ｐ，Ｑを選択
すれば、式(10)による反射波成分水位ηＲよりも丁度ar
ctan（Ｑσ／Ｐ）だけ位相の進んだ将来の予測反射波成
分水位が計算されることがηＲ＝Hsinσｔとした線形理
論から明らかである。
従ってこれを用いて反射波吸収制御信号を計算すれば、
arctan（Ｑσ／Ｐ）だけ将来の反射波を吸収すべき制御
信号を早めに出力してやることができる。
arctan（Ｑσ／Ｐ）だけ将来の反射波を吸収すべき制御
信号を早めに出力してやることができる。
第３図は、これを説明するための各信号波形の位相関係
を示す模式図であり、(a)は反射波成分水位ηＲを、(b)
はその微分波形ｄηＲ／dtを、(c)は(a)(b)の合成によ
る予測反射波成分水位ηＰを、(d)は(a)の反射波成分水
位ηＲによる吸収信号波形（従来のシステムの場合に相
当）をそして(e)は、(c)の予測反射波成分水位ηＰによ
る吸収信号波形（本発明のシステムの場合に相当）をそ
れぞれ示している。
を示す模式図であり、(a)は反射波成分水位ηＲを、(b)
はその微分波形ｄηＲ／dtを、(c)は(a)(b)の合成によ
る予測反射波成分水位ηＰを、(d)は(a)の反射波成分水
位ηＲによる吸収信号波形（従来のシステムの場合に相
当）をそして(e)は、(c)の予測反射波成分水位ηＰによ
る吸収信号波形（本発明のシステムの場合に相当）をそ
れぞれ示している。
ただし、上記の算定式(13)及びＰ，Ｑ，σの関係は線形
理論に基づくものであり、実際の有限振幅性のある波に
対しては式(13)による予測水位が過大評価になる可能性
がある。
理論に基づくものであり、実際の有限振幅性のある波に
対しては式(13)による予測水位が過大評価になる可能性
がある。
そこで、第２ｂ図のステップ２０３では上記式(13)にお
いて｛Ｐ２＋（Ｑσ）２｝1/2＝１となるような係数
Ｐ，Ｑを選択すると共に、係数Ｒを乗じることにより、
次式 ηＰ′＝Ｒ・（Ｐ・ηＲ＋Ｑ・ηＲ／dt） …(14) による演算を行う。この場合、係数Ｐ，Ｑの値は｛Ｐ２
＋Ｑσ）２｝1/2＝１となる条件のもとで様々に組み合
わせて対象とする駆動制御系の応答遅れ時間ＴＳに見合
った定数として設定し、また係数Ｒは様々な波浪条件で
吸収特性検定実験をあらかじめ行い、システムに会った
1.0以下の定数として最適値を決定して設定すればよ
い。
いて｛Ｐ２＋（Ｑσ）２｝1/2＝１となるような係数
Ｐ，Ｑを選択すると共に、係数Ｒを乗じることにより、
次式 ηＰ′＝Ｒ・（Ｐ・ηＲ＋Ｑ・ηＲ／dt） …(14) による演算を行う。この場合、係数Ｐ，Ｑの値は｛Ｐ２
＋Ｑσ）２｝1/2＝１となる条件のもとで様々に組み合
わせて対象とする駆動制御系の応答遅れ時間ＴＳに見合
った定数として設定し、また係数Ｒは様々な波浪条件で
吸収特性検定実験をあらかじめ行い、システムに会った
1.0以下の定数として最適値を決定して設定すればよ
い。
ステップ２０４は、次ステップのためにηR-1をηＲに
インクリメントするステップであり、ステップ２０５は
そのηＲをηＰ′で置き換えるステップである。
インクリメントするステップであり、ステップ２０５は
そのηＲをηＰ′で置き換えるステップである。
このようにして、第２ａ図のステップ１０２からは前記
予測反射波水位ηＰ′が時系列的に出力され、次のステ
ップ１０３で前述式(9)による造波板位置ｅの演算が行
われる。この場合、式(9)におけるηＲの代わりに前記
予測反射波水位ηＰ′が用いられ、これが目標水位ηＩ
と比較されることになる。
予測反射波水位ηＰ′が時系列的に出力され、次のステ
ップ１０３で前述式(9)による造波板位置ｅの演算が行
われる。この場合、式(9)におけるηＲの代わりに前記
予測反射波水位ηＰ′が用いられ、これが目標水位ηＩ
と比較されることになる。
かくして得られた造波板位置ｅは、パーソナルコンピュ
ータ８から造波板位置指令信号としてインターフェース
ボード６を介してフィルタ内蔵端子盤７に与えられ、そ
こでハイカットフィルタによって高域をカットされて滑
らかな信号波形で制御盤５に入力され、制御盤５は受け
取った指令信号に応じて造波板３の位置を制御する。
ータ８から造波板位置指令信号としてインターフェース
ボード６を介してフィルタ内蔵端子盤７に与えられ、そ
こでハイカットフィルタによって高域をカットされて滑
らかな信号波形で制御盤５に入力され、制御盤５は受け
取った指令信号に応じて造波板３の位置を制御する。
ステップ１０４はシーケンスの終了か継続かを判断する
ステップ、ステップ１０５はシーケンスが継続の場合に
設定されたサンプリング周期毎に微分時間ｄｔの経過を
カウントし、ｄｔ経過の場合はステップ１０２に戻って
前記演算ステップを繰り返すためのステップである。
ステップ、ステップ１０５はシーケンスが継続の場合に
設定されたサンプリング周期毎に微分時間ｄｔの経過を
カウントし、ｄｔ経過の場合はステップ１０２に戻って
前記演算ステップを繰り返すためのステップである。
以上は、この発明の一実施例であり、本発明は特許請求
の範囲に記載された範疇において種々の変形が可能であ
ることは述べるまでもない。
の範囲に記載された範疇において種々の変形が可能であ
ることは述べるまでもない。
［発明の効果］ 以上に述べたように、この発明によれば、対象とする造
波装置駆動制御系の応答遅れ時間ＴＳに見合った時間だ
け将来の予測反射波成分水位を制御信号に用いて造波板
の位置指令信号を生じるから、造波装置駆動制御系の応
答遅れに起因する反射波吸収特性の精度の低下を回避し
て常に最良の反射波吸収制御を行なうことができ、また
主要な演算機能をバージョンアップソフトウエアとして
従来のパーソナルコンピュータ利用の吸収制御装置に付
加的に簡単に組み込むことも可能となるものである。
波装置駆動制御系の応答遅れ時間ＴＳに見合った時間だ
け将来の予測反射波成分水位を制御信号に用いて造波板
の位置指令信号を生じるから、造波装置駆動制御系の応
答遅れに起因する反射波吸収特性の精度の低下を回避し
て常に最良の反射波吸収制御を行なうことができ、また
主要な演算機能をバージョンアップソフトウエアとして
従来のパーソナルコンピュータ利用の吸収制御装置に付
加的に簡単に組み込むことも可能となるものである。
第１図はこの発明の一実施例に係る反射波吸収型造波機
制御装置をピストン形造波機に組み合わせて構成した造
波装置の主要構成を示す説明図、第２ａおよび２ｂ図は
前記実施例におけるパーソナルコンピュータで実行され
る演算ステップの流れ図、第３図は反射波成分水位と吸
収制御信号の位相関係を示す模式波形図である。 （主要部分の符号の説明） １：造波機、２：造波水路、３：造波板、４：駆動装
置、５：制御盤、６：インターフェースボード、７：端
子台、８：パーソナルコンピュータ、９：水位検出セン
サ、１０：ソフトウエア（フロッピーディスク）。
制御装置をピストン形造波機に組み合わせて構成した造
波装置の主要構成を示す説明図、第２ａおよび２ｂ図は
前記実施例におけるパーソナルコンピュータで実行され
る演算ステップの流れ図、第３図は反射波成分水位と吸
収制御信号の位相関係を示す模式波形図である。 （主要部分の符号の説明） １：造波機、２：造波水路、３：造波板、４：駆動装
置、５：制御盤、６：インターフェースボード、７：端
子台、８：パーソナルコンピュータ、９：水位検出セン
サ、１０：ソフトウエア（フロッピーディスク）。
Claims (1)
- 【請求項１】周期的に駆動される造波機の造波板前面に
おける水位フィードバック情報に基づいて、造波板によ
り反射波成分を打ち消し且つ所定の造波を行なうための
目標水位に対する造波板位置指令信号を前記造波機の駆
動制御系に与える反射波吸収型造波機制御装置におい
て、 予め定められたサンプリング周期で造波板前面における
計測水位と目標水位とに基づいて前記水位フィードバッ
ク情報中の反射波成分を時々刻々演算する手段と、 サンプリングのたびに過去の反射波成分と現サンプリン
グ時点の反射波成分とから反射波水面勾配を演算する手
段と、 サンプリング時点毎に現在の反射波成分と反射波水面勾
配との合成演算を行なってフィードバック系内の応答遅
れ時間に相当する将来の予測反射波水位を求める手段
と、 前記サンプリング周期に応じた制御周期で前記予測反射
波水位を吸収した目標水位を与えるための造波板位置指
令信号を演算・出力する手段、 とを備えたことを特徴とする反射波吸収型造波機制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32069890A JPH0650275B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 反射波吸収型造波機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32069890A JPH0650275B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 反射波吸収型造波機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04191631A JPH04191631A (ja) | 1992-07-09 |
| JPH0650275B2 true JPH0650275B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=18124347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32069890A Expired - Fee Related JPH0650275B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 反射波吸収型造波機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650275B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105004506A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-28 | 中国海洋大学 | 自升式海洋平台桩腿波流载荷系数测试实验系统 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102507135B (zh) * | 2011-10-19 | 2014-09-24 | 河海大学 | 一种河岸带试验水槽系统 |
| CN103674476A (zh) * | 2013-05-24 | 2014-03-26 | 重庆交通大学 | 周期性明渠非恒定流非接触式紊动结构测控系统 |
| CN104697741B (zh) * | 2015-03-31 | 2017-10-17 | 山东大学 | 一种模拟波浪的模型试验装置及试验方法 |
| CN106918443B (zh) * | 2017-02-22 | 2019-05-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种船模拖曳水池辅助消波装置 |
| CN106895956B (zh) * | 2017-03-16 | 2023-09-22 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 移动式造波机 |
| CN113155408B (zh) * | 2020-10-24 | 2023-04-18 | 大连理工大学 | 一种基于点压力反馈浪高显示的造波机实验装置及其方法 |
| CN112649174B (zh) * | 2021-01-04 | 2021-12-28 | 大连理工大学 | 一种风洞内水槽推板式造波系统及造波方法 |
| CN114624002B (zh) * | 2022-03-15 | 2023-02-14 | 浙江大学 | 一种基于机器学习的智能造波方法 |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP32069890A patent/JPH0650275B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105004506A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-28 | 中国海洋大学 | 自升式海洋平台桩腿波流载荷系数测试实验系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04191631A (ja) | 1992-07-09 |
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